01气液平衡实验报告.docVIP

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一、实验目的

1.了解和掌握用双循环汽液平衡器测定二元系统气液平衡数据的方法。

2、了解缔合系统汽—液平衡数据的关联方法,从实验测得的T-p-x-y数据计算各组分的活度系数。

3、通过实验了解平衡釜的构造,掌握气液平衡数据的测定方法和技能。

4.掌握二元系统气液平衡相图的绘制。

二、实验原理

以循环法测定气液平衡数据的平衡釜类型虽多,但基本原理相同,如图１所示。当体系达到平衡时,两个容器的组成不随时间变化,这时从Ａ和Ｂ两容器中取样分析,即可得到一组平衡数据。

图1.平衡法测定气液平衡原理图

当达到平衡时,除了两相的温度和压力分别相等外,每一组分化学位也相等,即逸度相等,其热力学基本关系为：

=（1）

常压下,气相可视为理想气体,再忽略压力对流体逸度的影响,
从而得出低压下气液平衡关系式为:

=（2）

式中,p——体系压力（总压）；

——纯组分
在平衡温度下的饱和蒸汽压,可用Antoine公式计算；

、——分别为组分在液相和气相中的摩尔分率；

——组分的活度系数

由实验测得等压下气液平衡数据,则可用

=（3）

计算出不同组成下的活度系数。

本实验中活度系数和组成关系采用Wilson方程关联。Wilson方程为:

?lnγ1=－ln(x1+Λ12x2)+x2(－)（4）

?lnγ2=－ln(x2+Λ21x1)+x1(－)（5）

Wilson方程二元配偶函数Λ12和Λ21采用非线性最小二乘法,由二元气液平衡数据回归得到。

目标函数选为气相组成误差的平方和,即

=（6）

三、实验装置和试剂

1.实验的装置:平衡釜一台、阿贝折射仪一台、超级恒温槽一台、50-100十分之一的标准温度计一支、0-50十分之一的标准温度计一支、1ml注射器4支、5ml注射器1支。

2、实验的试剂:无水甲醇、异丙醇。

四、实验步骤

1.开启超级恒温槽,调温至测定折射率所需温度25℃或30℃。

2.测温套管中倒入甘油,将标准温度计插入套管中,并将其露出部分中间固定一支温度计,对温度进行校正。

3、查整个系统的气密性,以保证实验装置具有良好的气密性,用与系统相连的100毫升针筒与系统相连,并使系统与大气隔绝,针筒缓缓抽出一点压力,硅油U型管中的两个液注差不变时（说明系统是密闭的）,然后再通大气。

4.实验测定的是常压下的气液平衡数据,实验室大气压值取101.325KPa。

5.常温下测11组异丙醇-甲醇二元系统气液平衡标准数据。

6.平衡釜内加入一定浓度的无水甲醇-异丙醇混合溶液约20-30ml,打开冷却水,安放好加热器,接通电源。开始时缓慢加热,冷凝回流液控制在每秒2~3滴。稳定地回流约15分钟,以建立平衡状态。

7、达平衡后,需要记录下温度计的读数,并用微量注射器分别取气相样品2毫升,测定其折射率,对照标准曲线得出汽相组成。

8、从釜中取出2毫升混合液,然后依次加入同量的一种纯物质2ml,重新建立平衡,实验重复5次。

9、实验完毕,关掉电源和水源,处理实验数据。

五、实验数据的处理

1.绘制异丙醇的标准折射率图

表5-1.二元系统气液平衡标准数据

序号

异丙醇体积分数%

折光率

1

100

1.3718

2

90

1.3675

3

80

1.3670

4

70

1.3645

5

60

1.3620

6

50

1.3550

7

40

1.3539

8

30

1.3458

9

20

1.3449

10

10

1.3365

11

0

1.3298

根据表5-1的数据,以异丙醇所占的体积百分数为横坐标,折射率为纵坐标,作图出直线图,如下:

由拟合的图形数据可得一直线方程:y=0.000405x+1.33416

2.计算混合液两相平衡的组成

根据异丙醇与折射率的直线关系式,可以